본 연구는 구기자 유기재배 시 발생하는 주요 병해충에 대해 친환경적인 방제방법을 개발하기 위해서 수행하였다. 관내 주요 유기재배 농가의 병해충의 발생을 조사한 결과 18종의 병해충이 조사되었는데 그 중 발생의 정도에 따라 병해로 흰가루병과 뒷면곰팡이병 해충으로 복숭아혹진딧물과 꽃노랑총채벌레 및 나방류가 친환경적인 방제연구가 필요하였다. 이에 방제 시험한 결과 초여름 발생하는 흰가루병에는 Bacilus subtilis QST 713 수화제와 Sulfur 수화제가 효과가 좋았고 초가을에 발생하는 흰가루병에는 Sulfur 수화제와 Copper hydroxide 수화제, Paraffinic oil 유제의 효과가 좋았다. 또한 뒷면곰팡이병 방제시험 결과 Paraffinic oil 유제와 Bacilus subtilis GB-0365 액상수화제의 방제효과가 70% 이상으로 좋았다. 해충 친환경 방제시험에서 총채벌레의 방제에 천적인 유럽애꽃노린재(Orius laevigatus)를 방사하여 80%이상 방제가능 하였다. 왕담배나방은 미생물농약인 Bacillus thuringiensis subsp. aizawai GB413 액상수화제와 Bacillus thuringiensis aizawa 0423 수화제로 70%이상의 방제가로 방제할 수 있었으며, 구기자 뿔나방(Hedma lycia sp.)은 B.T. servar aizawai 수화제가 70% 이상의 방제가로 효과가 우수하였다. 마지막으로 복숭아혹진딧물을 친환경제제로 방제 시험한 결과 Bacillus subtilis(Seoncho)와 Bacillus subtilis(Jinsami)가 80%이상의 방제가로 약효가 우수하였으며 Ginkgo nut extract로도 70%이상 방제할 수 있었다. 이상의 방제시험으로 구기자 유기재배시 우선 문제되는 5종의 병해충에 대해서 방제방법을 제시할 수 있었다.
최근 국내외로 MRSA, VRE 등의 다약제 내성 균주의 분리빈도가 매년 급증하고 있고, 시판하고 있는 항생제 중 가장 효능이 강력한 제품들도 다약제 내성균 출현율이 증가함에 따라 이를 극복할 새로운 항생제의 개발이 요구되고 있다. 다약제 내성균에 유효한 항생제의 예로 vancomycin, teicoplanin, linezolid가 다약제 내성균에 유효한 의약품으로 쓰이고 있으며 방선균이나 Bacillus 등의 배양액에서 다약제 내성균에 유효한 물질의 발굴에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 넓은 항균범위를 가지고, 체내 축척이 적은 항생물질에 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구진은 국내 서해안의 갯벌에서 Bacillus 속 미생물을 수종 분리하였으며, 다약제 내성균에 항균 활성을 지니는 MP56 균주를 선발하였고, 균주 동정 결과 Bacillus subtilis 와 99.93%의 16S rRNA 상동성을 나타냄을 본 연구에서 확인하였다. 국내외 연구진에 의하여 다수의 Bacillus 속 미생물이 분리된 바가 있으며, 항균 물질에 대한 연구도 보고된 바 있다. 그러나 국내 갯벌에서 분리된 Bacillus 속 균주 배양액의 임상균주에 대한 항균 효능 평가에 관한 연구는 보고된 바가 없다. 본 연구에서 Bacillus 속 균주 MP56 배양액이 국내에서 분리한 임상 균주인 MRSA, IMP 균주에 대해 우수한 항균 활성을 나타내어 최적 발효조건과 항균범위를 본 논문을 통해 보고하였으며, 추후 MP56 균주 배양액에서 항균물질의 분리, 정제 및 구조 규명을 위한 후속 연구를 수행 할 예정이다.
본 연구에서는 Bacillus subtilis를 첨가하여 발효시킨 감귤 가공부산물의 열수 추출액과 80% 메탄올 추출액을 가지고 항균활성과 항산화활성을 측정하였는데, 그 결과(Table 3)를 살펴보면 우선 열수추출법으로 추출한 시료에서는 추출온도를 $40^{\circ}C$하여 추출한 실험구(Bacillus subtilis 첨가구)와 비교 실험구(Bacillus subtilis 미 첨가구) 20 mg/ml 농도에서 항균활성이 높게 나타났다. 그리고 80% 메탄올을 사용하여 추출한 시료에 결과(Table 4)를 보면 열수추출법에 의해 추출한 실험 결과보다 전반적으로 높은 항균활성을 나타내는 것을 볼 수가 있다. 특히 $25^{\circ}C$에서 추출한 실험구에서 항균실험에 이용된 12종의 미생물 모두에서 높은 항균 활성을 나타내고 있다. DPPH method에 의한 radical 소거활성을 보면 열수추출법(Fig. 2)에서는 Bacillus subtilis 이용하여 발효시킨 시료를 $40^{\circ}C$에서 추출하였을 경우 10 mg/ml 농도에서 합성 항산화 제인 BHT보다 높고 BHA와 유사한 항산화 활성을 나타내었으며, 20 mg/ml 농도에서는 BHA보다 높은 활성을 나타내었다. 반면 80% methanol(Fig. 3)을 이용하여 Bacillus subtilis를 첨가하여 발효시킨 시료를 $25^{\circ}C$에서 추출 할 경우 5 mg/ml 농도에서는 BHT와 유사한 활성을 나타내며, 10 mg/ml에서는 BHA보다 높은 radical 소거활성을 나타내었으며, 20 mg/ml에서는 천연 항산화제인 ${\alpha}-tocopherol$보다 훨씬 높은 radical 소거활성을 나타내는 것을 알 수가 있다. 2-deoxyribose oxidation method에 의한 hydroxyl radical 소거활성을 보면 열수추출법으로 추출한 시료(Fig. 5)에서는 모든 시료에서 천연 항산화제와 합성 항산화제보다 높은 hydroxyl radical 소거활성을 보이는 시료는 나타나지 않았으나 Bacillus subtilis를 이용하여 발효시킨 시료를 $40^{\circ}C$에서 추출하여 20 mg/ml 농도로 실험하였을 때 합성 항산화제인 BHT와 유사한 활성을 나타내었고, Bacillus subtilis로 발효시키지 않은 시료 보다는 hydroxyl radical 소거활성을 나타내었다. 반면 80% methanol을 이용하여 추출한 시료(Fig. 6)에서는 Bacillus subtilis를 첨가하여 발효시킨 시료를 $25^{\circ}C$에서 추출 할 경우 5 mg/ml 농도에서 BHT 보다 높은 hydroxyl radical 소거활성을 나타내었으며, 10 mg/ml의 농도에서는 BHA 보다 높고 천연항산화제인 ${\alpha}-tocopherol$과 유사한 hydroxyl radical 소거활성을 나타내었다. 특히 20 mg/ml에서는 천연 항산화제인 ${\alpha}-tocopherol$ 보다 훨씬 높은 hydroxyl radical 소거활성을 나타내는 것을 볼 수가 있었다.
산화적 스트레스에 대한 Bacillus subtilis의 thiol peroxidase 유전자의 생리적인 기능을 연구하기 위해 thiol peroxidase 유전자의 기능이 손상된 녹아웃 돌연변이주를 상동성 재조합에 의해 제조하였다. 호기적 조건에서 배양할 때 야생형과 녹아웃 돌연변이주 사이에는 성장속도에서 차이를 관찰할 수 없었다. 그러나 paraquat 처리할 때와는 달리 $H_2O_2$와 cumene hydroperoxide (CHP)에 의한 산화적 스트레스에 대해 역할을 하고 있음을 시사하는 결과이다.
To evaluate the hypolipidemic effects of Cheonggukjang (CGJ), which is frequently used in Korea similar to Natto in Japan and Douchi in China like a dairy product, boiled soybeans were fermented with two Bacillus strains, B. subtilis and B. licheniforms, isolated from rice straw and their antihyperlipidemic effects of their products were investigated. Treatment with the CGJs significantly reduced blood triglyceride (TG) and total cholesterol (TC) levels and increased HDL cholesterol levels in Triton WR-1339-induced hyperlipidemic mice. The treatment of non-fermented soybeans alone also reduced blood TG and TC levels, but not significantly. Feeding the CGJs significantly lowered high blood TG and TC levels as well as body and epididymal mass weights in hyperlipidemic mice induced by the long-term feeding of a high-fat diet that increased blood HDL cholesterol levels. The B. subtilis-fermented CGJ products more potently reduced TG and TC levels, although the differences between the starters were not significant. These finding suggest that CGJ products may be effective as hypolipidemic foods by the synergistic interaction of soy and Bacillus strains.
대두단백질 가수분해물의 이용과 특성 등을 향상시키기 위한 연구의 일환으로, 쓴맛성분이 적고 향미가 우수한 가수분해물의 제조에 이용되는 protease를 생산하기 위하여, 전국 각지역의 메주에서 대두 단백 분해 효소의 생산이 우수한 균을 분리하였고, 형태학적, 생화학적 특징을 검토한 결과, Bacillus subtilis로 동정 되었고, Bacillus subtilis YG-95로 명명하였다. 단백분해효소 생산을 위한 배지의 최적 조건을 검토한 결과 soluble starch 3.5%, soy protein isolate 3.0%, dextrose 0.25%, NaCl 0.5%, dipotassium phosphate 0.25%의 배지의 조건에서 배양 최적 pH는 7.6, 최적 배양온도는 $45^{\circ}C$, 최적 배양시간은 60시간으로 배양했을 때 효소의 생산에 최적조건이었다.
천연 보존료의 개발을 위한 식품학적 기초자료로 활용하기 위해 인진호 추출물을 이용하여 9종의 병원균과 식중독균에 대한 항균력을 검토한 결과는 다음과 같다. Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Vibrio prahemolyticus에 대해 각 용매 추출물에서 고루 항균성을 나타내었고, 물 추출물은 Vibrio prahaemolyticus에 대해서만 항균활성을 나타내었으며, 아세톤 추출물의 항균력이 가장 높았다. 인진호 아세톤 추출물의 최소저해농도(MIC)는 Staphylococcus aureus와 Bacillus subtilis에서 20 mg/mL, Vibrioparahaemolyticus에서 40 mg/mL 그리고 Salmonella typhimurium에서는 80 mg/mL로 나타났으며, 측정된 48시간 동안까지 최소저해농도 이상에서는 균이 거의 생육하지 못하였다. 인진호 아세톤 추출물의 순차 분획물의 항균활성은 에틸아세테이트와 부탄올 분획물이 Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium, Bibrio prahemolyticus에서, 클로로포름 분획물은 Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Salmuneila typhimurium에서 항균활성을 나타내었으며, 헥산 분획물은 Bacillus subtilis에서만 항균활성을 나타내었다. 이같은 사실은 인진호 추출물의 항균성 물질은 특정 용매에만 용해되지 않고 다른 용매에도 용해되는 성분으로 단일 물질보다는 여러 성분일 것으로 생각된다 이상의 결과에서 천연물에 따라 항균력을 가지는 물질이 다양하여 추출용매의 선정이 항균성을 나타내는 성분을 찾아내는데 중요하다고 생각되며, 또한 인진호에서 추출된 항균성 물질이 Staphylococcus aureus나 Vibrio parahaemolyticus 등 식중독균의 생육억제에 효과가 있을 것으로 사료된다.
This study was conducted to screen for superior strains for preparation of Cheonggukjang and identify the optimal fermentation time based on fermentation of lentils by various Bacillus subtilis strains. Bacillus count was significantly high at 48 hrs of fermentation (9.22-9.51 log CFU/g). In addition, the pH was significantly high in the range of 7.60-7.92 at 48 hrs fermentation, and the reducing sugar content was significantly high (0.89-1.45). The amino-type nitrogen content and ammonia-type nitrogen content were significantly increased with fermentation time. Additionally, the amylase activity was significantly high (3.05-4.22) at 48 hrs of fermentation, as was the protease activity (4.80-5.63). Bacillus subtilis S3 (5.63), S4 (5.60) were higher than S1 (4.80), S2 (4.92). The viscous substances and DPPH radical scavenging activity increased at 48 hrs, then decreased. Sensory evaluation revealed that lentil Cheonggukjang fermented by S3 showed the highest scores in color, smell, savory taste, sweet taste, viscous substance and overall acceptability. Therefore, 48 hrs of fermentation should be suitable for lentil Cheonggukjang fermented by Bacillus subtilis S3.
A potential biocontrol bacterium, YB-70 was isolated from a rhizosphere in suppressive soil and identified as a strain of Bacillus subtilis. In several biochemical and in vitro antibiosis tests on Fusarium solani with the culture filterates from B. subtilis YB-70, we found that antifungal mechanism of B. subtilis YB-70 was mediated by antibiotic substances produced from the bacterium. These antifungal substances were appeared to be hear-resistant, micromolecular, and ethy alcohol soluble. Antifungal agents produced by B. subtilis YB-70 showed strong inhibified against root-rotting fungi F. solani in in vivo pot test. An antifungal substance. YBS-1s, was purified from the culture broth of B. subtilis YB-70 by isoelectronic precipitation, silica gel column chromatography and Sephadex LH-20 column chromatography analysis by Fab-MASS, $^{1}$H-NMR, $^{13}$C-NMR, DEPT, and amino acid analyzer revealed that the YBS-1A was a peptide antibiotics of iturin class containing seven amino acids from five different groups, and the other(YBS-1B) was an analogue of iturin group composed of 11 amino acids with larher molecular weight of about 1, 500 dalton, which was lager than that of iturin A.
A bacterium capable of poly(${\gamma}$-glutamic acid) production was isolated from nonpasteurized soy sauce. It was judged to be a variety of Bacillus subtilis and designated as B. subtilis C1. B. subtilis C1 produced ${\gamma}$-PGA in the absence of exogenous glutamic acid; therefore, it is a de novo PGAproducing bacterium. The product produced by B. subtilis C1 was characterized by amino acid analysis to be composed of solely glutamic acid. However, the $H^1-NMR$ spectra showed chemical shifts of glycerol protons in addition to those of authentic ${\gamma}$-PGA, indicating that the product is in fact a bioconjugate of ${\gamma}$-PGA. The finding is unique, because the microbial production of ${\gamma}$-PGA bioconjugate has never been reported before. The molecular mass of the product was over 10,000 kDa as determined by GPC, and $97\%$ of the product was D-glutamate, indicating that L-glutamate was converted to its D-form counterpart by B. subtilis C1.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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